Yhteyttävät ystävämme

Kasvit ovat maaekosysteemien perusta. Käytännöllisesti katsoen kaikki muiden elämänmuotojen käyttämä energia on peräisin niiden sitomasta auringonvalosta. Kasvien määrästä ja laadusta riippuu suoraan se, millaisia eläimiä ja kuinka paljon alue voi elättää. Kasvit ovat käytännöllisesti katsoen luoneet nykyisenkaltaisen maailman muuttamalla ilmastoa, ilmakehän koostumusta ja tietenkin vielä radikaalimmin maisemaa. Sitä oudompaa onkin, ettei niiden evoluutiosta juurikaan puhuta alan tiedepiirien ulkopuolella.

Mistä kasvit siis tulivat, milloin ja miksi? Millaisia ensimmäiset kasvit olivat? Katsotaanpa.

450 miljoonaa vuotta sitten, ordovikikaudella, maa oli vielä eloton ja tyhjä. Meret kyllä kuhisivat jo elämää, mutta maalla oli korkeintaan joitakin sitkeitä bakteereita, sekä vesirajassa sinnitteleviä sieniä ja leviä. Ordovikikauden loppupuolella fossiiliaineistoon ilmestyvät ensimmäiset merkit tulevasta: mikroskooppisia itiöitä ja solukon palasia, jotka ovat peräisin joko ensimmäisiltä kasveilta tai joltakin paljon niitä muistuttavalta.

Ohessa on aikajanalle kirjoitettuna paleotsooisen ajan tärkeimpiä tapahtumia. Koulussa tämä noin 300 miljoonan vuoden jakso kulkee nimellä elämän vanha aika.

Kasvien maan valloitukselle tasoittivat tietä jo aikaisemmin siirtyneet jäkälät ja sienet. Ne edistivät eroosiota niin, että ensimmäisille kasveille oli tarjolla oikeaa maaperää paljaan kallion sijaan. Ensimmäisten, pikkuruisten kasvien siirtyessä maalle sienet kasvoivatkin jo kahdeksanmetrisiksi. Sienet myös solmivat jo varhain läheisen suhteen kasvien kanssa, ja se elää vielä nykyäänkin: suurimmalla osalla kasveista on sienijuuri, symbioottinen suhde ravinteiden keräämisessä auttavan maaperäsienen kanssa. Maaelämän mahdollisti osaltaan myös samanaikainen mannerten ilmaston muuttuminen viileämpään ja kosteampaan suuntaan, kun mantereet ajelehtivat yhteen silloisen etelänavan tuntumaan.

Kasvien, kuten kaikkien muiden eliöiden, alkuperä on vedessä. Niiden läheisimmiksi eläviksi sukulaisiksi on todettu näkinpartaislevät (Charophyta). Näitä rakenteeltaan varsin monimutkaisia, kookkaita leviä esiintyy makeissa vesissä Suomessakin. Niillä on nivelikäs, haarautuva varsi, ja perinteisesti ne on luokiteltu viherleviin, vaikka ne lienevätkin läheisempää sukua kasveille. Kuvassa Chara-suvun näkinpartaislevä.

Kenties jostakin nykyisiä näkinpartaisleviä muistuttavista matalan veden lajeista kehittyivät ensimmäiset maakasvit. Varhaisimmat varsinaiset kasvifossiilit ovat siluurikauden alusta, noin 428 miljoonan vuoden takaa. Vanhimpia on Cooksonia, vain muutaman sentin korkuinen kasvi, jolla ei ollut lainkaan lehtiä tai juuria. Sen yksinkertaisten, haarautuvien varsien päässä oli itiöpesäkkeet. Todennäköisesti Cooksonia ei kuitenkaan ollut mikään todellinen kasvisuku, vaan suuri määrä samannäköisiä kasveja, jotka eivät välttämättä kuuluneet edes samoihin kasvien sukupuun päähaaroihin.

Hieman myöhemmistä kasvifossiileista on sukulaisuussuhteitakin pystytty selvittämään vähän paremmin. Aglaophyton (400 miljoonaa vuotta sitten) sijoittuu lähemmäs putkilokasveja kuin sammalia, ja suunnilleen samaan ikäluokkaan kuuluvat Zosterophyllum ja Baragwathania ovat läheistä sukua liekokasveille. Jälkimmäinen on muuten varhaisin tunnettu kasvi, jolla on lehdet. Jo hieman monimutkaisemmalta näyttävä Psilophyton sijoittuu kortteiden, saniaisten ja siemenkasvien sukulaiseksi. Ne olivat kaikki korkeintaan muutaman kymmenen sentin korkuisia, ja luultavasti selvisivät vain kosteilla paikoilla. Lisääntyminen tapahtui itiöiden avulla.

Näistä varhaisista muodoista maakasvien kehitys jatkui nopeasti kohti suurempaa kokoa ja monimutkaisuutta. Seuraavia keksintöjä ovat esimerkiksi juuret ja lehdet, sekä erilaisitiöisyys ennen devonikauden puoltaväliä: kaksi erikokoista itiötyyppiä olivat nykykasvien siitepölyn ja munasolujen esimuotoja. Pian fossiiliaineistoon alkaa ilmaantua tuttujakin kasviryhmiä: kortteet ja lahnaruohot devonikauden loppupuolella, siemenkasvit hieman niiden jälkeen, sekä saniaiset ja lieot devoni- ja kivihiilikausien vaihteessa ja mähkät hieman myöhemmin kivihiilikaudella. Sammalten suhteen fossiiliaineisto on huonompi, mutta nekin ovat todennäköisesti olleet jo maisemissa.

Etenkin saniaiset, mähkät, kortteet ja monet sammalryhmät ovat pysyneet hämmästyttävän samanlaisina alusta saakka.  Saniaisten joukossa on vieläpä edelleen eläviä lajeja, joilla ei ole lainkaan lehtiä: esimerkiksi haarusanikkaiset (Psilophytina). Kuvassa Psilotum nudum Wikipediasta. Nämä sitkeät alkukantaiset ryhmät pärjäilevät yleensä nykyäänkin samanlaisissa ympäristöissä kuin missä ne alun perin kehittyivätkin, eli pääosin kosteissa oloissa, soilla, rannoilla ja metsien pohjakerroksessa. Saniaisissa ja sammalissa toki on paljon myös epifyyttisiä, eli suurempien kasvien päällä kasvavia lajeja.

Maapallon ensimmäisten metsien puut eivät kuitenkaan olleet meille tuttuja. Niihin kuului esimerkiksi puiksi kasvaneita lahnaruohoja (Lepidodendron), kortteita (Calamites) ja saniaisia (Psaronius). Varhaisin tunnettu puu, kahdeksanmetrinen Wattieza, oli läheistä sukua nykyisille saniaisille ja kortteille. Se eli devonikauden keskivaiheilla, samoihin aikoihin kun ensimmäiset varsieväkalat ryömivät maalle. Devonikauden loppuun mentäessä puuvalikoima oli jo kasvanut melkoiseksi, ja suurimmat puut olivat jopa 30-metrisiä. Archaeopteris muistutti jo jonkin verran nykyisiä havupuita, mutta lisääntyi edelleen itiöillä. Mikään nykyisistä puuryhmistä ei ollut tuolloin vielä syntynyt.

Ensimmäiset siemenkasvitkin syntyivät aika varhain, kivihiilikaudella. Aluksi ne olivat paljassiemenisiä, joita nykyään edustavat mm. havupuut, käpypalmut ja neidonhiuspuu. Näissä puissa kiipeilleistä ötököistä kenties kehittyivät ensimmäiset lentävät hyönteiset. Kukkivat kasvit ilmestyvät fossiiliaineistoon vasta paljon myöhemmin, jurakaudella noin 140 miljoonaa vuotta sitten. Siihen asti maailma oli luultavasti hyvin vihreä, ilman kukkien tuomia väriläiskiä.

Ohessa vielä kasvien sukupuun kooste, johon on punaisella merkitty tässä artikkelissa mainittuja varhaisia kasveja. Siitä nähdään, että sammalet eivät itse asiassa ole lainkaan yhtenäinen (monofyleettinen) ryhmä. Sammaliksi vain kutsutaan kaikkia sellaisia kasveja, joita ei lueta putkilokasveihin. Putkilokasveja taas ovat kaikki sellaiset, joilla on veden kuljetukseen erikoistunutta johtosolukkoa.

Siemenkasvit ovat vain pieni osa kasvien sukupuuta, vaikka ne kattavatkin nykyään hyvinkin yli yhdeksänkymmentä prosenttia tunnetuista lajeista. Sukupuuta voi muuten katsoa klikkaamalla isompana, jos teksteistä haluaa saada selvää.

Kasvit ovat siis kehittyneet alusta asti läheisessä suhteessa muiden ryhmien kanssa: sienet ovat kulkeneet edellä tekemässä tietä, ja eläimet tulleet perässä hyödyntämään yhä uusia mahdollisuuksia. Kasvit ovat myös oppineet taitavasti käyttämään hyödykseen eläinten kykyä aktiiviseen liikkumiseen lisääntymisensä edistämisessä. Kasvien evoluutiossa on eläimiin verrattuna selkeämpi suunta yksinkertaisesta monimutkaiseen. Lähes aina uudet, menestyvät kasviryhmät ovat olleet edeltäjiään selkeästi monimutkaisempia. Voitaisiin periaatteessa sanoa, että kasveilla evoluutiossa näkyy jonkinlainen pitkän ajan trendi monimutkaisuuteen, eläimillä ei juurikaan varsinkaan maalle siirtymisen jälkeen.